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人間の皮膚機能を模擬した4層立体分布型触覚センサのマイクロマシニングによる開発

研究課題

研究課題/領域番号 17656090
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関関西大学

研究代表者

青柳 誠司  関西大学, システム理工学部, 教授 (30202493)

研究分担者 牧平 憲治  関西大学, 工学部, 専任講師 (10253569)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2007年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2006年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2005年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード触覚センサ / マイクロマシニング / 立体分布型センサ / 生体情報処理 / ニューラルネットワーク / 分布型センサ / 立体センサ / 皮膚変形解析 / FEM / ニューラルネット / 情報処理
研究概要

本研究では,ロボットの動作をより自律的にするために,以下のことを目的とした.1)マイクロマシン技術により人間と同様に多数の素子を3次元的に分布させた触覚センサを作製する,2)各素子から得られる情報をニューラルネットワーク(以下NN)で処理して,汎化性に富み,ロバストな対象物との接触情報を得るための方法を検討する.
前記1)に関して,前年度開発したシリコンよりも人間の皮膚と同様に可撓性に富むPDMS(シリコンゴムの一種)製の触覚センサについて,マイクロマシニングプロセスの改良を行い,実際にアレイ型センサデバイスの作製に成功した.専用のCV変換アナログ回路を作製して,印加圧力に対する線形性,応答性について検討し,実際に分布荷重の測定に成功した.
前記2)に関して,前年度に引き続き有限要素法(FEM)を用いて人工皮膚に見たてたシリコンゴムの変形を解析し,その歪み分布を,水平・垂直方向に立体的に分布させた格子点(ここに触覚センサが配置されると仮定する)に割り付け,それらのデータをNNで処理した.力分布から,押し付けられた力の大きさ,力の方向,物体の形状,物体の姿勢(回転角度)を判定するNNをそれぞれ構築し,これらをモジュールとして統合した総合触覚判定システムを完成させた.また物体がセンサ表面を滑った場合に,力分布の時間推移から物体の凹凸,ヤング率,摩擦係数を判定するNNをそれぞれ構築し,これらを統合した動的な判定システムも完成させた.これは人間が対象物体のテクスチャ(ざらざら,すべすべ等)や硬さを検出できることを模擬したものである.
実デバイスの作製,NNによる認識シミュレーションともに一定の成果を得たが(ジャーナルペーパー掲載),それらを組み合わせた実システムの構築・評価については,主に時間的な制約から実現には至らなかった.本萌芽研究の成果を基に今後も研究を継続し,人間に匹敵する分布型触覚センサの真の完成を目指したい.

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Development of an Arrayed Tactile Sensor Having Four Stories and Recogntiton of Contact Using Ncural Nctworks2008

    • 著者名/発表者名
      D.Ono, T Fulcutani, S Aoyagi
    • 雑誌名

      電気学会E部門誌 128(印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposal of a Micromachined Tactile Sensor Having Four Stories and Its Transfbrmation Processing Method using Module Networks2007

    • 著者名/発表者名
      S.Aoyagi, T.Tanaka
    • 雑誌名

      Neuml lnformation Processing-Letters and Reviows 11

      ページ: 147-158

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 教師あり学習を用いた四層分布型触覚センサによる接触状態の判定2006

    • 著者名/発表者名
      田中孝明, 青柳誠司
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会'06(ROBOMEC'06) 講演論文集 (CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Micro Strain Sensor based on Drain Current Change of Strained MOSFET2006

    • 著者名/発表者名
      S.Aoyagi, J.Izutani
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE International Conference on Information Acquisition (ICIA2006)

      ページ: 239-244

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Recognition of Contact State of Four Layers Arrayed Type Tactile Sensor by Using Neural Network2006

    • 著者名/発表者名
      S.Aoyagi, T.Tanaka, M.Minami
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE International Conference on Information Acquisition (ICIA2006)

      ページ: 393-397

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Recognition of Contact State by using Neural Network for Micromachined Array Type Tactile Sensor2006

    • 著者名/発表者名
      S.Aoyagi
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium on Artificial Brain with Emotion and Learning (ISABEL2006)

      ページ: 123-132

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] ニューラルネットワークを用いた分布型触覚センサの接触状態の判定2005

    • 著者名/発表者名
      田中孝明, 牧平憲治, 青柳誠司, 高野政晴
    • 雑誌名

      2005年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集

      ページ: 163-164

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] ニューラルネットワークを用いた分布型触覚センサの接触状態の判定2005

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司, 田中孝明, 青柳誠司
    • 雑誌名

      第15回インテリジェント・システム・シンポジウム講演論文集(FAN Symposium)

      ページ: 317-320

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Recognition of Contact State by using Neural Network for Micromachined Array Type Tactile Sensor2005

    • 著者名/発表者名
      S.Aoyagi, T.Tanaka, K.Makihira
    • 雑誌名

      International Journal of Information Acquisition Vol.2,No.3

      ページ: 1-10

    • NAID

      110007334382

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Development of an Arrayed Tactile Sensor Having Four Stories and Recognition of Contact State Using Neural Networks2007

    • 著者名/発表者名
      D.Ono, T.Fukatani, S.Aoyagi
    • 学会等名
      Proceedings of 24th Sensor Symposium
    • 発表場所
      Tokyo,Japan
    • 年月日
      2007-10-17
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] PDMSを用いたMEMS多層アレイ型触覚センサの開発2007

    • 著者名/発表者名
      竹下 麻衣, 古川 克英, 小野 大輔, 田中 孝明, 青柳 誠司
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'07
    • 発表場所
      秋田
    • 年月日
      2007-05-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://w3mec.iecs.kansai-u.ac.jp/index01_1_1.htm#c

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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